数控机床的加工程序编制PPT演示课件

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1、31.10.2020,1,数控编程,主讲 姚国强,A1A2,31.10.2020,2,目 录,第1章数控机床加工程序编制基础 第2章常用编程指令及数学处理 第3章数控车床的程序编制 第4章数控铣床的程序编制 第5章加工中心的程序编制,31.10.2020,3,第章 数控加工编程基础,1.1 数控程序编制的概念 1.2 数控机床的坐标系 1.3 数控加工工艺设计,31.10.2020,4,数控，即数字控制(Numerical Control-NC)，指用数码化的信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。这种机床以数字字符指令方式控制机床各部件相对运动，实现机床的加工。相应地这种机床称为NC机

2、床（NC Machine Tool）。,1.1 数控程序编制的概念,1 数控机床编程的演变过程,1） 数控的基本含义,2） 数控编程的发展,控制介质：数控机床加工零件所需的控制信息和数据的载体，即用来存放加工程序的载体，也称程序载体。如穿孔带、穿孔卡、磁带或磁盘等。,31.10.2020,5,1908年，穿孔的金属薄片数据载体问世； 1938年，美国麻省理工学院(MIT)进行了数据的快速运算和传输，奠定了计算机数字控制系统的基础； 1952年，研制出第1台三坐标数控铣床，可作直线插补，57年投入使用。,2） 数控编程的发展,1953年，MIT就开始研究数控自动编程系统； 1959年，第1代自动

3、编程系统APT系统产生；,上世纪70年代后，NC发展进入软件数控阶段，编程也进入了崭新的时代，自动编程先后出现了语言输入（APT）、图形输入、语音输入、实物模型输入等不同系统，其中图形编程系统应用广泛。,31.10.2020,6,穿孔带是在早期数控中使用比较广泛的数控程序载体。典型的8单位穿孔带如图：,31.10.2020,7,数控加工程序应该包含在CNC机床上实现加工零件整个过程的所有信息，如有关零件、机床、工夹具、工艺等。数控编程的过程如图：, 程序编制定义和方法,31.10.2020,8,通过对零件图的分析，把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助动作，按

4、照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，并把程序单中的内容记录在控制介质上，输入CNC装置，从而控制机床加工零件。 这种从零件图分析到制成控制介质的全部过程，称为数控加工的程序编制。,1）数控编程的定义：,数控加工的过程演示如下：加工动画,31.10.2020,9,数控加工流程：,31.10.2020,10,2）数控程序样本：,O10 N10 G55 G90 G01 Z40 F2000 N20 M03 S500 N30 G01 X-50 Y0 N40 G01 Z-5 F100 N50 G01 G42 X-10 Y0 H01 N60 G01 X60 Y0 N70 G03 X80 Y2

5、0 R20 N80 M05 N90 M30,31.10.2020,11,3) 编程具体步骤 数控编制的内容主要包括：分析零件图;确定加工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写 程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切6个步骤，如图所示。,31.10.2020,12,(2)确定加工工艺 制定数控加工工艺除考虑通常的一般工艺原则外，还应考虑充分发挥所有数控机床的指令功能，走刀路线要短，换刀次数尽可能少等问题。一般要考虑如下几点：,(1)分析零件图纸 通过对工件材料、形状、尺寸精度及毛坯形状和热处理的分析，确定工件在数控机床上进行加工的可行性。,确定加工方案 刀具、工夹具的设计和选择 选择对刀点确

6、定加工路线 确定切削用量,31.10.2020,13,(5)*制备控制介质 程序单是文字记录，还要把程序单内容记录在控制介质上或直接输入数控装置存储。,(3)数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。计算零件轮廓相邻几何元素交点或切点的坐标值，如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等。,(4)编写程序单 在完成工艺处理和数值计算工作后，可以编写零件加工程序单，编程人员根据所使用数控系统的指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。,31.10.2020,14,) 数控加工程序的编制方法 数控编程的方法有手工编程和自动编程，自动编程是

7、指数控加工程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。 手工编程是指各个步骤均由手工编制，即从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成的。整个过程如图：,(6)程序校验和首件试切 通常，加工程序需要人工校对检查，并在数控机床上进行试切，以检查机床的动作和运动轨迹的正确性。,31.10.2020,15,手工编程过程框图,31.10.2020,16,3 字符与代码,字符（Character）是一个关于信息交换的术语。它是用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等，是机器能进行存储或传送的记号，是加工程序的最小组成单位。常规加工

8、程序用的字符分四类：,一:字母，由大写26个英文字母组成； 二:数字和小数点，由09及一个小数点组成； 三:符号，由+、-号组成； 四:功能字符，由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。,31.10.2020,17,4 字与功能字 字是指数控加工程序可执行指令（程序段）中每个可作为一个单元信息存储、传递和操作的含义明确的字符串，称为程序字。如：,代码由字符组成，有美国电子工业协会标准(EIAElectronic Industries Association)和国际标准化协会标准(ISOInternational Standardizati

9、on Organization)两种代码的标准。,常规加工程序中的字都是由一个英文字母与随后的若干位10进制数字组成。英文字母称为地址符，地址符与数字间可加正、负号。,N30 G01 X-50 Y0,31.10.2020,18,表1常用地址符,31.10.2020,19,程序段功能字按其功能的不同可分为7种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。,程序段功能字的一般顺序格式：,程序段各功能字的先后次序不严格规定。,31.10.2020,20,1）顺序号字,程序段功能字按其功能的不同可分为7种类型，分别是：顺序号字、准备功能字、尺寸字、进给功能

10、字、主轴转速字、刀具功能字和辅助功能字。,顺序号又称程序段号或程序段序号。位于程序段之首，由地址符N和后续24数字组成。 顺序号的作用：对程序的校对和检索修改；作为条件转向的目标，即作为转向目的程序段的名称。有顺序号的程序段可以进行复归操作，指加工可以从程序的中间开始，或回到程序中断处开始。 顺序号的使用规则：为正整数，编程时将第一程序段冠以N10,以后以间隔10递增，以便于修改。,31.10.2020,21,数控加工程序的执行顺序： 数控加工顺序是严格按照程序段编写时的排列顺序来逐段执行的，其顺序号只是程序段的名称，与程序执行的先后次序无关，与计算机高级语言程序按标号执行的规则是不一样的 。

11、,准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。后续数字一般为23位正整数。常用为G00G99，常见日本FANUC、SIEMENS、中国国标JB3208-1983的G代码对照如表11（P6),2）准备功能字,31.10.2020,22,3）尺寸字 尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。表示时间暂停的指令也包含在内。其中，用的较多的尺寸地址符号有3组： 第一组 X，Y，Z，U，V，W，P，Q，R 用于指令到达点的直线坐标尺寸； 第二组 A，B，C，D，E 用于指令到达点的的角度坐标尺寸； 第三组 I，J，K 用于指令零件圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。

12、在FANUC的有些系统中，还可用P指令暂停时间、用R指令圆弧的半径等。,31.10.2020,23,多数数控系统可以用准备功能字来选择坐标尺寸的制式，如FANUC系统可用G20/G21来选择英制单位/米制单位，也有些系统用系统参数来设定尺寸制式。机床通电默认G21状态.,坐标尺寸字制式的选择,采用米制时，一般单位为mm，如X100指令的坐标单位为100mm。一些数控系统可通过参数来选择不同的尺寸单位。 米制常用单位一般用：1m、 10m 和1mm； 英制常用单位一般用：0.0001in和0.001in；,31.10.2020,24,4）进给功能字 进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，

13、用于指定切削的进给速度。 对于车床，F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种，常用G94和G95； 对于其它数控机床，一般只用每分钟进给。 F指令在螺纹切削程序段中常用来指令导程。,5）主轴转速功能字 主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，一般用于直接指定主轴转速，单位为rpm。 对于具有恒线速度功能的数控车床，程序中的S指令用来指定车削加工的线速度数。,31.10.2020,25,刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。 对于数控车床，其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。T后面的数字分2位、4位、6位。对于4位数字来说，如：,T XX

14、 XX 当前刀具号 刀补地址号,7）辅助功能字 辅助功能字的地址符是M，后续数字一般为13位正整数，又称为M功能或M指令，用于指定数控机床辅助装置的开关动作，常用M00M99见表12。,6）刀具功能字,31.10.2020,26,5 程序段与加工程序一般格式,程序段作为加工程序一条可执行的具体指令，有若干程序字组成，代表着一个工步或一个动作，是可作为一个单位来处理的连续程序字组合。例如在FANUC OT系统数控车床中，其格式如下： N4 G2 X(U)4.3 Z(W)4.3 F3.4 M2 S4 T4; 其中： （1）N,G,X,Z,U,W,F,M,S等均为地址功能字; 4.3表示一个正的或负

15、的最多可有4位整数；3位小数的数值；3.4表示一个正的最多有3位整数，4位小数的数值；4表示一个4位正整数；2表示一个2位正整数。,1）程序段格式,31.10.2020,27,注意： 在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此； 程序段格式是指一个程序段中程序字、字符、数据的书写规则； 不同的数控系统，往往有不同或大同小异的程序段格式。,（2）几种等效的表示方法,31.10.2020,28,2）加工程序的一般格式,（1）程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时要单列一段。一般系统默认或可省略。 （2）程序名 程序

16、名有两种形式：一种是英文字母O和14位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。 （3）程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。,加工程序是由若干程序段组成的，还包括开始和结束符，一般格式说明如下：,31.10.2020,29,（4）程序结束指令 程序结束指令用M02或M30。一般也要求单列一段。区别是M30在程序自动运行结束后光标返回程序开头，执行指向程序开头，而M02没有此功能。,加工程序的一般格式举例：,% / 开始符O1000; / 程序名N10 G00 G54 X50 Y30 M03 S3000; N20 G01 X88.1 Y30.2 F500 T02 M08; N30 X90; / 程序主体 N300 M30; % / 结束符,31.10.2020,30,1.2数控机床的坐标系,1 坐标系及运动方向的规定,1)右手笛卡尔直角坐标系,特点是各个坐标轴与机床的主要导轨相平行，坐标系X